JP7215028B2 - 着色アルミナ焼結体 - Google Patents

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Description

本発明は着色アルミナ焼結体に関する。特に、本発明は赤色を呈するアルミナ焼結体に関する。
アルミナ単結晶からなるルビーやピンクサファイアは、少量のクロムを含むことで赤色から赤紫色を呈する。しかしながら、ルビー等の単結晶アルミナは加工が困難であるため、加工できる形状が限られていた。これに対し、形状加工が比較的容易であり、赤色を呈する多結晶アルミナ焼結体が報告されている(特許文献1及び2)。
特許文献1には、二酸化マンガン中の4価マンガンを着色剤とする多結晶アルミナ焼結体が開示されている。この焼結体は適度な遮蔽性を示すため、時計や電子機器等の外装部材として使用できるとされている。しかしながら、特許文献1の焼結体の呈色は主として透過光に基づく呈色であり、透明感を備えた色調であった。この色調は、反射光に基づく呈色とは異なる色調として視認され、反射光に基づく“鮮明な”赤色とは異なる色調であった。
特許文献2には、クロムを主な着色金属として含み、クロム、マグネシウム及びランタノイド系希土類酸化物を含むアルミナ焼結体が、不透明であり、なおかつ、赤色を呈することが報告されている。
特開2011-236093号公報 特表2013-523573号公報
特許文献2では、焼結体の呈色は熱処理の条件、特に炉内雰囲気によって決まることが開示されている。1600℃を超える熱処理を必須とする特許文献2の焼結体は、汎用の焼成炉が使用できないため、高価な焼成炉を必須とする。これに加え、特許文献2の焼結体はクロムを主な着色金属として含む。クロムを必須とする特許文献2の焼結体の製造は、焼結体中のクロムの制御に加え、製造工程で排出されるクロムの処理設備等の専用設備を必要とする。そのため、特許文献2の焼結体は汎用の製造設備を使用して製造することができなかった。
これらの課題に鑑み、本発明は、鮮明な赤色として視認される色調を呈するアルミナ焼結体であって、汎用な製造設備を使用して製造できるものを提供することを目的とする。
本発明者等はアルミナ焼結体の呈色について検討した。その結果、着色剤の含有量のみならず、結晶粒径が焼結体の色調に影響を与えることを見出した。さらに、着色剤及び結晶粒径を制御することで、主として反射光に基づく鮮明な赤色を呈するアルミナ焼結体が得られることを見出した。また、このような焼結体は汎用の製造設備を適用して製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
[1] 四三酸化マンガン(Mn)を含有し、該四三酸化マンガンの含有量がMn換算で0.2重量%以上1.1重量%以下、マグネシウムの含有量がMgO換算で100ppm以下であり、平均結晶粒径が1.6μm以上11.0μm以下であることを特徴とするアルミナ焼結体。
[2] 周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含有する上記[1]に記載のアルミナ焼結体。
[3] 前記酸化物の含有量が0.05重量%以上3.00重量%以下である上記[1]に記載のアルミナ焼結体。
[4] 前記酸化物が、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ユウロピウム、酸化ランタン及び酸化サマリウムの群から選ばれる少なくとも1種である上記[2]又は[3]に記載のアルミナ焼結体。
[5] 前記酸化物が、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ユーロピウム、酸化ランタン及び酸化サマリウムの群から選ばれる少なくとも2種である上記[2]乃至[4]のいずれかひとつに記載のアルミナ焼結体。
[6] D65光源を使用した反射スペクトル測定における、580nmの全光線反射率に対する650nmの全光線反射率が2.5以上である上記[1]乃至[5]のいずれかひとつに記載のアルミナ焼結体。
[7] 四三酸化マンガンを0.2重量%以上1.1重量%以下含有し、残部がアルミナである成形体を1600℃以下で焼結する焼結工程、を有する上記[1]乃至[6]のいずれかひとつに記載の製造方法。
[8] 上記[1]乃至[6]のいずれかひとつに記載のアルミナ焼結体を含む部材。
本発明により、鮮明な赤色として視認される色調を呈する焼結体であって、工業的に製造できるものを提供することができる。
実施例1、実施例4、実施例8及び比較例3の測定波長に対する全光線反射率(図中 a)実施例1、b)実施例4、c)実施例8、及びd)比較例3)
以下、本発明の実施態様の焼結体について説明する。
本実施態様のアルミナ焼結体は、四三酸化マンガン(Mn)を含有し、該四三酸化マンガンの含有量がMn換算で0.2重量%以上1.1重量%以下、マグネシウムの含有量がMgO換算で100ppm以下であり、平均結晶粒径が1.6μm以上11.0μm以下であることを特徴とするアルミナ焼結体である。
本実施態様のアルミナ焼結体は、上述の四三酸化マンガン含有量及び平均結晶粒径を兼備することで、主として反射光に基づく呈色を示す。これにより、鮮明な赤色を呈する焼結体として視認される。
本実施態様のアルミナ焼結体の四三酸化マンガンの含有量は0.2重量%以上1.1重量%以下であり、好ましくは0.2重量%以上0.9重量%以下、より好ましくは0.2重量%以上0.7重量%以下である。四三酸化マンガンの含有量がこの範囲以外では焼結体が鮮明な赤色とは異なる色調を呈する。例えば、四三酸化マンガン含有量がこの範囲を下回ると焼結体がピンク色に近い色調を呈する。
本実施態様のアルミナ焼結体はその色調に影響を与える成分を含まないことが好ましい。特に、マグネシウムを含有すると本実施態様のアルミナ焼結体の色調が淡くなる傾向がある。これに加え、多量のマグネシウムを含有すると、本実施例の平均結晶粒径を満たしたとしても色調が赤色とは異なる色となる。本実施態様のアルミナ焼結体は実質的にマグネシウムを含まず、マグネシウムの含有量がMgO換算で100ppm以下であり、8ppm以下であることが更に好ましく、マグネシウムが検出限界以下であることが更により好ましい。
本実施態様のアルミナ焼結体は、多量に含むことで焼結体の色調に影響を与える元素を含まないことが好ましい。このような元素として、チタン、エルビウム及びケイ素の群から選ばれる1種以上が例示できる。実施態様のアルミナ焼結体はチタン、エルビウム及びケイ素の群から選ばれる1種以上の含有量が、酸化物換算でそれぞれ500ppm以下であることがより好ましく、それぞれ、検出限界以下であることが更に好ましい。
チタン、エルビウム及びケイ素を酸化物換算する場合、それぞれ、TiO、Er及びSiOとして換算すればよい。
本実施態様のアルミナ焼結体はクロムを含まないことが好ましく、クロムの含有量として、Cr換算で500ppm以下であることが挙げられ、クロムが検出限界以下であることが好ましい。
本実施態様のアルミナ焼結体は、周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも1種の酸化物(以下、「添加剤」ともいう。)を含有することが好ましく、酸化ジルコニウム(ジルコニア;ZrO)、酸化イットリウム(イットリア;Y)、酸化ユーロピウム(Eu)、酸化ランタン(La)及び酸化サマリウム(Sm)の群から選ばれる少なくとも1種を含有することがより好ましく、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム及び酸化ランタンの群から選ばれる少なくとも1種を含有することが更に好ましい。すなわち、添加剤は酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ユーロピウム、酸化ランタン及び酸化サマリウムの群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム及び酸化ランタンの群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
別の実施態様として、本実施態様のアルミナ焼結体は、少なくとも2種の添加剤、すなわち周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも2種の酸化物、を含有することが好ましく、前記酸化物は、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ユーロピウム、酸化ランタン及び酸化サマリウムの群から選ばれる少なくとも2種であることがより好ましく、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム及び酸化ランタンの群から選ばれる少なくとも2種であることが更に好ましく、酸化イットリウム及び酸化ランタンであることが好ましい。
2種の添加剤を含む場合、その割合は任意であり、一方の添加剤に対する他方の添加剤の重量割合が1.0以上8.0以下が挙げられる。例えば、酸化イットリウム及び酸化ランタンを含有する場合、酸化イットリウムに対する酸化ランタンの重量割合として好ましくは1.0以上8.0以下、より好ましくは1.2以上7.0以下、更に好ましくは1,2以上3.0以下であることが挙げられる。
添加剤の含有量は0.05重量%以上3.00重量%以下であることが好ましく、0.1重量%以上2.00重量%以下であることがより好ましい。
本実施態様において、添加剤の含有量は焼結体重量に対する、酸化物換算した添加剤の重量割合である。添加剤の好ましい含有量として、以下のものが例示できる。
酸化ジルコニウムの含有量は、ZrO換算で0.05重量%以上1.00重量%以下であることが好ましく、0.10重量%以上0.25重量%以下であることがより好ましい。
酸化イットリウムの含有量は、Y換算で0.05重量%以上1.50重量%以下であることが好ましく、0.10重量%以上1.2重量%以下であることがより好ましい。
酸化ランタンの含有量は、La換算で0.05重量%以上0.50重量%以下であることが好ましく、0.10重量%以上0.4重量%以下であることがより好ましい。
本実施態様のアルミナ焼結体の組成は、一般的な組成分析法により求めることができ、例えば、ICP発光分析により求めることができる。
本実施態様のアルミナ焼結体は、Mnを含有し、なおかつ、平均結晶粒径が1.6μm以上11.0μm以下であることで、鮮明な赤色を呈する。平均結晶粒径は1.7μm以上10.0μm以下であることが好ましく、2.0μm以上9.5μm以下であることがより好ましく、2.0μm以上7.5μm以下であることが更に好ましく、2.0μm以上6.5μm以下であることが特に好ましい。
本実施態様において、平均結晶粒径は走査型電子顕微鏡観察により得られた焼結体試料のSEM観察図を使用したプラニメトリック法により求められる値であり、SEM観察図に面積が既知の円を描き、当該円内の結晶粒子数(Nc)及び当該円の円周上の結晶粒子数(Ni)から以下の式から求められる。
平均結晶粒径=(Nc+(1/2)×Ni)/(A/M
上記式において、Ncは円内の結晶粒子数、Niは円の円周上の結晶粒子数、Aは円の面積、及び、Mは走査型電子顕微鏡観察の倍率(5000倍)であり、Nc+Ni≧200である。
本実施態様のアルミナ焼結体の形状は目的に応じた任意の形状であればよく、例えば、球状、略球状、楕円状、円板状、円柱状、立方体状、直方体状、多面体状及び略多面体状の群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
本実施態様のアルミナ焼結体は、D65光源を使用した反射スペクトル測定における、580nmの全光線反射率に対する650nmの全光線反射率(以下、「反射率比」ともいう。)が2.50以上であることが好ましく、2.55以上であることがより好ましく、2.60以上であることが更に好ましいい。反射率比が高くなることで、主として反射光に基づく色調を呈し、赤色が際立つ色調となる。これにより、焼結体が鮮明な赤色として視認される色調を有する。好ましい反射率比として2.50以上3.00以下が例示でき、2.55以上2.95以下であることがより好ましい。
本実施態様において、反射率比は以下の(1式)から求められる。
Rr = R650/R580 ・・・(1式)
(1式)において、Rrは反射率比、R650は測定波長650nmの全光線反射率(%)、及び、R580は測定波長580mの全光線反射率(%)である。各測定波長における全光線反射率はJIS 7375に準じた方法により測定できる。
本実施態様のアルミナ焼結体のL表色系における色調は、以下の色調であることが好ましい。
明度L :20以上60以下、好ましくは30以上55以下、
より好ましくは35以上50以下
色相a :10以上40以下、好ましくは15以上35以下、
より好ましくは15以上30以下、
更に好ましくは15以上26.5以下、及び、
色相b :0以上20以下、好ましくは3以15以下、
より好ましくは3以上10以下
本実施態様において、L表色系における色調はJIS Z8722に準じた方法により測定することができる。
本実施態様のアルミナ焼結体の三点曲げ強度は250MPa以上であり、300MPa以上であることが好ましく、400MPa以上であることがより好ましい。本実施態様のアルミナ焼結体の三点曲げ強度は750MPa以下、更には700MPa以下であることが挙げられる。
本実施態様において、三点曲げ強度はJIS R 1601に準じた方法により測定される値であり、同一試料について5点測定した平均値である。
本実施態様のアルミナ焼結体は、適度な遮蔽性を有し、かつ、審美性に優れているため、装飾品、時計や筐体などのアクセサリーのカバー用途、携帯電話などの携帯電子機器の外装部材など、種々の部材として使用することができる。
次に本実施態様のアルミナ焼結体の製造方法について説明する。
本実施態様のアルミナ焼結体の製造方法は任意であるが、好ましい製造方法として、四三酸化マンガンを0.2重量%以上1.1重量%以下含有し、残部がアルミナである成形体を1600℃以下で焼結する焼結工程、を有する製造方法、が挙げられる。
焼結工程に供する成形体は、四三酸化マンガンを0.2重量%以上1.1重量%以下含有し、残部がアルミナである成形体であり、好ましくは四三酸化マンガンを0.2重量%以上0.9重量%以下含有し、残部がアルミナである成形体であり、より好ましくは四三酸化マンガンを0.2重量%以上0.7重量%以下含有し、残部がアルミナである成形体である。当該成形体はマグネシウム含有量がMgO換算で100ppm以下であることが好ましい。
成形体は、添加剤として周期表第4乃至第6周期の3族又は4族元素の群から選ばれる少なくとも1種を含む酸化物又はその前駆体含有することが好ましく、ジルコニウム、イットリウム、ユーロピウム、ランタン及びサマリウムの群から選ばれる少なくとも1種を含む酸化物又はその前駆体を含有することがより好ましく、ジルコニウム、イットリウム及びランタンの群から選ばれる少なくとも1種を含む酸化物又はその前駆体を含有することがより好ましい。
別の実施態様として、成形体は、少なくとも2種の添加剤、すなわち周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも2種の酸化物、を含有することが好ましく、ジルコニウム、イットリウム、ユーロピウム、ランタン及びサマリウムの群から選ばれる少なくとも2種を含有することがより好ましく、ジルコニウム、イットリウム及びランタンの群から選ばれる少なくとも2種を含有することが更に好ましく、イットリウム及びランタンを含有することが好ましい。
2種の添加剤を含む場合、その割合は任意である。例えば、イットリウム及びランタンを含有する場合、イットリウムに対するランタンの重量割合として好ましくは1.0以上8.0以下、より好ましくは1.2以上7.0以下、更に好ましくは1,2以上3.0以下であることが挙げられる。
酸化物の前駆体として、塩化物、硫化物、硝酸塩、硫酸塩及び酢酸塩の群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
成形体の添加剤の含有量は、好ましくは0.05重量%以上3.00重量%以下、より好ましくは0.50重量%以上2.00重量%以下である。
本実施態様において、成形体の四三酸化マンガン及び添加剤の含有量は、成形体重量に対する、酸化物換算したマンガン及び添加剤、それぞれの重量割合である。
成形体の形状は目的に応じた任意の形状であればよく、例えば、球状、略球状、楕円状、円板状、円柱状、立方体状、直方体状、多面体状及び略多面体状の群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
アルミナ及び四三酸化マンガン、必要に応じて添加剤、から成形体を得る方法は任意である。例えば、アルミナ及び四三酸化マンガン、必要に応じて添加剤、を混合して原料粉末とし、当該原料粉末を成形する方法、が挙げられる。
混合方法は任意であり、好ましくは乾式混合又は湿式混合の少なくともいずれか、より好ましくは湿式混合、更に好ましくはボールミルを使用した湿式混合である。成形方法は公知の成形方法であればよく、好ましくは一軸加圧成形、等方加圧成形、射出成形、押出成形、転動造粒及び鋳込み成形の群から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは一軸加圧成形又は等方加圧成形の少なくともいずれか、更に好ましくは冷間静水圧プレス処理又は粉末プレス成形の少なくいずれかである。
焼結工程は、得られた成形体を焼結して焼結体を得る。好ましい焼結方法として常圧焼結が挙げられる。常圧焼結とは、焼結時に成形体(又は仮焼体)に対して外的な力を加えず、単に加熱することによって焼結する方法である。
焼結工程における焼結温度は1600℃以下である。1600℃を超えると汎用の焼成炉が使用できなくなり、その結果、工業的な製造が困難になる。焼結温度は1250℃以上1580℃以下であることが好ましくは、1300℃以上1560℃以下であることがより好ましい。焼結雰囲気は大気又は酸素のいずれかであり、好ましくは大気である。
常圧焼結により得られた焼結体を加圧焼結してもよく、焼結体が添加剤を2種以上含む場合、当該焼結体を加圧焼結することが好ましい。加圧焼結はホットプレス処理又は熱間静水圧プレス処理の少なくともいずれかであることが好ましく、熱間静水圧プレス(以下、「HIP」ともいう。)処理であることがより好ましい。好ましいHIP処理の条件として、以下の条件が挙げられる。
HIP処理温度 :1200℃以上1600℃以下、
好ましくは1250℃以上1600℃以下
HIP処理圧力 :50MPa以上200MPa以下、
好ましくは100MPa以上200MPa以下
HIP処理雰囲気:窒素、酸素及びアルゴンの群から選ばれるいずれか、
好ましくはアルゴン
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(全光線反射率測定)
JIS K7375に準じた方法により、焼結体試料の全光線反射率を測定した。測定には、ダブルビーム方式の紫外可視分光光度計(装置名:V-650型、日本分光株式会社製)を使用した。測定条件を以下に示す。測定に先立ち、焼結体試料は表面を0.3mm研削加工した上で、研削面を鏡面研磨した。
光源 : D65光線
視野角 : 10°
測定波長領域: 380~780nm
得られた反射スペクトルにおける、測定波長650nm及び580nmの全光線反射率の強度をそれぞれ求め、これより反射率比を求めた。
(色調測定)
JIS Z8722に準じた方法により、焼結体試料の色調を測定した。測定には、一般的な色差計(装置名:CM-700d、コニカミノルタ製)を用いた。測定条件は以下の条件を用いた。
光源 : F2光源
視野角 : 10°
焼結体試料には焼結体試料は表面を0.3mm研削加工した上で、研削面を鏡面研磨した。
(三点曲げ強度)
JIS R 1601に準じた方法により、焼結体試料の三点曲げ強度を測定した。測定試料は、縦3mm×横4mm×長さ40mmの直方体状の焼結体試料を5本使用した。焼結体試料5本の測定値の平均を三点曲げ強度とした。
(平均結晶粒径)
走査型電子顕微鏡観察(倍率:5000倍)により得られた焼結体試料のSEM観察図を使用したプラニメトリック法により平均結晶粒径を求めた。すなわち、SEM観察図に面積が既知の円を描き、当該円内の結晶粒子数(Nc)及び当該円の円周上の結晶粒子数(Ni)を計測した。
合計の結晶粒子数が(Nc+Ni)が200個以上とした上で、以下の式を使用して平均結晶粒径を求めた。
平均結晶粒径=(Nc+(1/2)×Ni)/(A/M
上記式において、Ncは円内の結晶粒子数、Niは円の円周上の結晶粒子数、Aは円の面積、及び、Mは走査型電子顕微鏡観察の倍率(5000倍)である。
なお、ひとつのSEM観察図における結晶粒子数(Nc+Ni)が200個未満である場合、複数のSEM観察図を用いて(Nc+Ni)を200個以上とした。
実施例1
アルミナ粉末(Al純度99.99%以上)と、四三酸化マンガンとをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
原料粉末を成形圧力50MPaで一軸加圧した後、成形圧力200MPaで冷間静水圧プレス(CIP)処理し、円板状の成形体を得た。
成形体を以下の条件で常圧焼結し、本実施例の焼結体を得た。
焼結雰囲気 : 大気中
焼結温度 : 1550℃
焼結時間 : 2時間
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=44.0、a=24.2及びb=8.5であり、三点曲げ強度は287MPaであった。測定波長に対する全光線反射率を図1に示した。
実施例2
焼結温度を1450℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例の焼結体を得た。本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=44.9、a=24.4及びb=8.1であり、三点曲げ強度は428MPaであった。
比較例1
焼結温度を1350℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で本比較例の焼結体を得た。本比較例の焼結体のL表色系における色調はL=46.9、a=23.7及びb=6.7であった。これらのL値は特許文献1で赤色とされる値である。しかしながら、本比較例の焼結体はピンク色を呈し、実施例の焼結体とは異なる色調であった。
比較例2
実施例1と同様な方法で1.2重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で本比較例の焼結体を得た。本比較例の焼結体のL表色系における色調はL=43.9、a=17.9及びb=11.3であり、茶色を呈していた。
実施例1及び2、比較例1及び2の結果を下表に示す。
Figure 0007215028000001
実施例1、実施例2及び比較例1において、平均結晶粒径が大きくなること反射率比も大きいことが分かる。一方、Mn含有量が1.1重量%以上である比較例2は、実施例1より平均結晶粒径が大きいにもかかわらず、反射率比が低いことが分かる。
実施例3
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びイットリアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.11重量%のYを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと、及び、焼結温度を1450℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=43.8、a=23.5及びb=7.7あった。
実施例4
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びイットリアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.22重量%のYを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例3と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=44.6、a=26.2及びb=8.6あった。測定波長に対する全光線反射率を図1に示した。
実施例5
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びイットリアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.22重量%のYを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと、及び、焼結温度を1450℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=44.7、a=23.5及びb=6.7であり、三点曲げ強度は489MPaであった。
実施例6
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びイットリアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.44重量%のYを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと、及び、焼結温度を1450℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=45.4、a=26.2及びb=8.7であり、三点曲げ強度は276MPaであった。
実施例7
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.32重量%のLaを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=43.1、a=23.3及びb=7.6であり、三点曲げ強度は422MPaであった。
実施例8
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びジルコニアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.12重量%のZrOを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=46.2、a=25.1及びb=8.0であり、三点曲げ強度は301MPaであった。測定波長に対する全光線反射率を図1に示した。
実施例9
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びジルコニアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.12重量%のZrOを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと、及び、焼結温度を1450℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=46.2、a=25.1及びb=7.5であり、三点曲げ強度は478MPaであった。
実施例10
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びジルコニアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.24重量%のZrOを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=47.0、a=26.0及びb=7.8であった。
比較例3
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びマグネシアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.05重量%(500ppm)のMgOを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。測定波長に対する全光線反射率を図1に示した。
比較例4
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びマグネシアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.6重量%のMn及び0.10重量%のMgOを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
Figure 0007215028000002
実施例の焼結体はY、La又はZrOを添加剤として含んでおり、いずれの焼結体も鮮明な赤色を呈していた。これに対し、添加剤としてMgOを含む比較例の焼結体はピンク色を呈していた。Y等の代わりにMgOを添加剤として含む比較例の焼結体は、平均結晶粒径が9μm以上であるにも関わらず、反射率比が2.5未満であることが分かる。さらに比較例3及び4との関係において、MgO含有量が多くなると、平均結晶粒径が小さくなるとともに、反射率比も小さくなることが分かる。
実施例11
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及びイットリアをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、1.09重量%のY及び0.6重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=38.5、a=14.3及びb=4.4であり、三点曲げ強度698MPaであった。
実施例12
アルミナ粉末、四三酸化マンガン及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.32重量%のLa及び0.6重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。
当該原料粉末を使用したこと以外は実施例11と同様な方法で焼結体を得た。
本実施例の焼結体は鮮明な赤色を呈し、L表色系における色調はL=40.7、a=17.5及びb=5.6であり、三点曲げ強度は535MPaであった。
実施例11及び12の結果を下表に示す。
Figure 0007215028000003
実施例13
アルミナ粉末、四三酸化マンガン、イットリア及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.16重量%のLa及び0.22重量%のY及び0.6重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。当該原料粉末を使用したこと以外は実施例3と同様な方法で焼結体を得、これを一次焼結体とした。一次焼結体を以下の条件でHIP処理し、本実施例の焼結体を得た。
HIP処理温度 :1450℃
HIP処理圧力 :150MPa
HIP処理雰囲気:アルゴン
本実施例の焼結体は、一次焼結体と比べてより鮮明な赤色を呈し、その反射率は2.57であった。また、L表色系における色調はL=40.7、a=18.3及びb=5.3であり、三点曲げ強度481MPaであった。
実施例14
アルミナ粉末、四三酸化マンガン、イットリア及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.16重量%のLa及び0.44重量%のY及び0.6重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。当該原料粉末を使用したこと以外は実施例13と同様な方法で焼結及びHIP処理を行い、本実施例の焼結体を得た。
本実施例の焼結体は、一次焼結体と比べてより鮮明な赤色を呈し、その反射率は2.52であった。また、L表色系における色調はL=41.0、a=18.1及びb=5.0であり、三点曲げ強度476MPaであった。
実施例15
アルミナ粉末、四三酸化マンガン、イットリア及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、0.16重量%のLa及び1.10重量%のY及び0.59重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。当該原料粉末を使用したこと以外は実施例13と同様な方法で焼結及びHIP処理を行い、本実施例の焼結体を得た。
本実施例の焼結体は、一次焼結体と比べてより鮮明な赤色を呈し、その反射率は2.59であった。また、L表色系における色調はL=39.9、a=17.0及びb=4.7であり、三点曲げ強度473MPaであった。
比較例5
アルミナ粉末、四三酸化マンガン、イットリア及び酸化ランタンをボールミルを使用して湿式混合した後に大気中で乾燥し、1.57重量%のLa及び0.11重量%のY及び0.60重量%のMnを含み、残部がAlである粉末を得、これを原料粉末とした。当該原料粉末を使用したこと以外は実施例13と同様な方法で焼結及びHIP処理を行い、本比較例の焼結体を得た。
本比較例の焼結体のL表色系における色調はL=44.5、a=18.4及びb=4.1であった。
実施例及び比較例の結果を下表に示す。
Figure 0007215028000004
実施例の焼結体はY及びLaを添加剤として含んでおり、いずれの焼結体も鮮明な赤色を呈していた。これに対し、平均結晶粒子が1.0μmより小さい比較例の焼結体は添加剤を含むにも関わらず反射率比が2.1以下であり、暗い赤色を呈していた。実施例と比較例の関係より、添加剤を含んだ場合であっても、平均結晶粒径が小さい焼結体は、鮮明な赤色色調を呈さなくなることが分かる。また、HIP処理によって、HIP処理により反射率比が高くなる傾向があった。

Claims (4)

  1. 四三酸化マンガンを0.2重量%以上1.1重量%以下含有し、周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含有し残部がアルミナである成形体を1600℃以下で焼結する焼結工程、を有するアルミナ焼結体の製造方法。
  2. 前記酸化物の含有量が0.05重量%以上3.00重量%以下である請求項1に記載のアルミナ焼結体の製造方法。
  3. 前記酸化物が、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ユウロピウム、酸化ランタン及び酸化サマリウムの群から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載のアルミナ焼結体の製造方法
  4. 四三酸化マンガンを0.2重量%以上1.1重量%以下含有し、周期表第4乃至第6周期の3族元素又は4族元素の群から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含有し残部がアルミナである成形体。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004256384A (ja) 2003-02-05 2004-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 酸化物セラミックス材料、これを用いたセラミック基板、セラミック積層デバイスとパワーアンプモジュール
JP2009107887A (ja) 2007-10-30 2009-05-21 Tosoh Corp 高靭性透光性アルミナ焼結体及びその製造方法並びに用途
JP2011236093A (ja) 2010-05-12 2011-11-24 Tosoh Corp 赤色透光性アルミナ焼結体及びその製造方法
JP2013028490A (ja) 2011-07-28 2013-02-07 Kyocera Corp アルミナ質焼結体及びその製造方法
JP2013523573A (ja) 2010-04-01 2013-06-17 ロレックス・ソシエテ・アノニム アルミナ系不透明セラミックス

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56140071A (en) * 1980-03-31 1981-11-02 Ngk Insulators Ltd Transparent red purple color alumina ceramics
DE4102667A1 (de) * 1991-01-30 1992-08-06 Hoechst Ceram Tec Ag Brauner aluminiumoxid-formkoerper und verfahren zu seiner herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004256384A (ja) 2003-02-05 2004-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 酸化物セラミックス材料、これを用いたセラミック基板、セラミック積層デバイスとパワーアンプモジュール
JP2009107887A (ja) 2007-10-30 2009-05-21 Tosoh Corp 高靭性透光性アルミナ焼結体及びその製造方法並びに用途
JP2013523573A (ja) 2010-04-01 2013-06-17 ロレックス・ソシエテ・アノニム アルミナ系不透明セラミックス
JP2011236093A (ja) 2010-05-12 2011-11-24 Tosoh Corp 赤色透光性アルミナ焼結体及びその製造方法
JP2013028490A (ja) 2011-07-28 2013-02-07 Kyocera Corp アルミナ質焼結体及びその製造方法

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